KR20090014220A - 강판의 제어 냉각 장치 및 냉각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후강판의 제어 냉각에 있어서, 강판 전장에 걸쳐서 판 휨이 없는 균일 냉각을 실시하는 강판 냉각 방법을 제공하는 것으로, 열연 압연을 실시한 후, 고온 상태에 있는 강판을 복수조의 상하 탈수 롤로 압연 후의 고온의 강판을 구속하면서 반송하고, 강판 상하면으로부터 냉각하는 방법에 있어서, 다수의 노즐 구멍을 구비하고, 공기 및 물의 2 유체를 개별적으로, 또는 동시에 분무하는 냉각용 노즐을 사용하여 구리판을 냉각하는 방법으로서, 공급하는 물이 저수량 또는 저수압인 경우에는, 냉각 장치 선단에 도달하는 유로에 침입할 수 있는 공기를 배제하여 안정적인 분무 패턴을 얻는 것을 특징으로 하는 강판의 냉각 방법이다. 또한, 상기 방법을 실시하기 위한 장치는 공기의 공급계를 갖는 외측 헤더와 이 헤더의 공기 분사면에 다수 분류 배치된 공기 분사 노즐과 냉각수의 공급계를 갖는 안쪽 헤더와 헤더의 냉각수 분사면에 다수 분류 배치된 냉각수 분사 노즐로 구성되는 강판 냉각 장치.

후강판 제어 냉각, 강판 냉각 장치, 미스트 분무

Description

강판의 제어 냉각 장치 및 냉각 방법 {APPARATUS, AND METHOD, FOR CONTROLLED COOLING OF STEEL SHEET}

본 발명은 강판의 냉각 제어 방법에 관한 것으로, 특히 열간 압연을 실시한 후, 고온 상태에 있는 강판을 상하 방향으로부터 수 냉각하는 데에 사용하는 강판의 냉각 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근, 철강용 재료에 관한 품질 요구는 판 두께 정밀도, 재질, 표면 품위 등 더욱 엄격해지고 있는데, 특히 후강판 제조의 경우에 있어서는, 합금 성분의 삭감과 열처리 공정의 간략화 등을 의도한 온라인 제어에 의한 냉각 제어 프로세스가 채용되어 실시되고 있다. 이 온라인 제어에 의한 냉각 제어 프로세스는 열간 압연 후, 고온 상태에 있는 후강판을 즉시 또는 수십 초 후에 소정의 냉각 속도로 소정의 냉각 정지 온도까지 제어 냉각함으로써, 고가의 합금 성분의 함유량을 줄이면서 목적으로 하는 강도, 인성, 강성을 얻고자 하는 것이다. 통상, 이 프로세스에서는 냉각 수량, 수냉 시간을 조정함으로써 각각의 냉각 속도, 냉각 정지 온도가 제어된다.

전술한 제어 냉각에 사용하는 장치로서는, 일반적으로 슬릿 제트 냉각법, 멀티 미스트 제트 냉각법이 채용되고 있지만, 좁은 냉각 유효 면적, 수 밀리미터 정 도의 판 폭 방향에서의 슬릿 간격의 상시(常時) 유지, 그리고 적용 장소 등의 문제가 있다. 수량의 광범위한 제어 범위를 가진 기수(氣水) 냉각 노즐이 널리 채용되고 있는데, 강판의 안전하고 균일한 냉각을 위해서는 고밀도의 노즐 배열을 구비하는 것이 좋지만, 노즐의 구성이 더 복잡하게 되므로 박스형의 냉각 장치로 할 필요가 있다. 이 박스 형태의 냉각 장치는 물 또는 공기의 헤더로부터 직접 복수의 노즐에 물이나 공기를 공급하는 유형의 노즐로 구조가 간단하다는 이점이 있다. 이와 같은 박스형의 냉각 장치의 노즐 구성으로서는, 일본 실용신안 공개 공보 소63-111208호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 각각 독립된 냉각수의 급수계를 갖는 외측/내측 헤더로 이루어지는 냉각 장치의 외측 헤더의 냉각수 분사면에 소정 각도의 조임부를 갖는 끝이 퍼진 노즐을 다수 정렬 배치시키고, 내측 헤더에는 환상 충돌류를 일으키도록 선단부가 테이퍼 곡면(선세곡면)을 이루는 노즐을 다수 정렬 배치시키는 장치나, 일본 실용신안 공개 공보 평1-135108호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 직사류와 사행류를 동시에 분무하는 끝이 퍼진 형태의 노즐의 토출구에 있어서 오리피스 지름을 직사류 도입구의 오리피스 지름보다 작게 하고, 또한 사행류의 도입구를 테이퍼 형태로 함으로써 직사류의 압력과 테이퍼상 사행류의 압력이 동일한 압력 조건에서도 양호한 냉각 성능이 얻을 수 있는 방법이 제안되어 있다.

그렇지만, 공기량을 조이면 미스트 분무가 불안정하게 되어 소망하는 냉각 패턴을 유지할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히, 공급 수압이 저위가 되었을 경우에는 공기가 물의 유통로에 침입하여, 미스트 분무가 불안정하게 되는, 이른바 '숨쉬기' 현상이 발생하여, 냉각이 매우 불안정하게 된다.

본 발명은 열간 압연 후의 강판의 냉각 방법에 있어서, 공급하는 물이 저수량 또는 저수압인 경우에도 냉각 장치 선단에 도달하는 유로에 침입할 수 있는 공기를 배제함으로써 안정적인 분무 패턴을 얻을 수 있는 강판의 냉각 장치와 그것을 사용한 냉각 방법을 제공하는 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 공기와 물을 혼합하여 분무하여 강판을 냉각하는 냉각 장치로서, 이 냉각 장치는 공기를 공급하는 공기 헤더와, 이 공기 헤더에 접속되고, 상부에 공기 도입구를, 몸체부에 냉각수 도입구를, 하부에 공기 및 물을 분무하는 토출공을 구비한 복수의 노즐과,

또한, 상기 노즐의 물 도입구의 주위가 물 헤더를 형성하고, 당해 물 헤더로 물을 공급하는 배관의 공급구의 높이가 상기 노즐의 물 도입부의 높이보다 낮게 설정되며, 또한 상기 물의 공급 배관의 도중에 에어 배출 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 강판의 제어 냉각 장치.

(2) (1) 기재의 제어 냉각 장치를 사용하여, 강판의 냉각을 개시할 때에, 먼저 상기 노즐에 공기를 유통시키고, 다음으로 상기 공기 배출 밸브를 열림으로 하고, 거의 동시에 상기 물 헤더에 물을 공급하며, 주로 배관 내의 에어를 배출하고, 그 후, 공기 배출 밸브를 닫힘으로 하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉각 방법.

(3) (1) 기재의 제어 냉각 장치를 사용하여, 강판의 냉각을 종료하고, 공기 및 물의 유통을 정지할 때에, 먼저 물의 유통을 정지하고, 그 후, 공기의 유통을 정지하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉각 방법.

도 1은 본 발명에 따른 강판 냉각 장치의 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 강판 냉각 방법의 제어 플로우를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 강판 냉각 장치에 이용하는 분사 노즐의 개략 구성도이다.

먼저, 본 발명을 실시하기 위한 강판의 냉각 장치의 개요를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 공기/물의 2 유체에 의한 냉각 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 냉각 패스 라인 상에 있는 피냉각 강판(A)의 상부에 배치된 냉각 장치 본체(1)는 지지 장치(2)에 지지되고, 이 지지 장치(2)에는 공기 헤더(3)와 물 헤더(4)를 내설하며, 공기 헤더(3)의 공기 분사면에 다수 정렬 배치된 공기 공급 배관(5)을 설치하고, 물 헤더의 냉각수 분사면에 다수 정렬 배관된 냉각수 분사 노즐(6)이 설치되어 있다. 이 분사 노즐은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상부에 공기의 도입구(12)가 있고, 그 몸체부(10)에는 물의 도입구(13)가 있다. 또한, 노즐 내에서 공기와 물이 혼합되고, 노즐 하부에 있는 분사공으로부터 분무된다. 또한, 공기 헤더(3)의 공기 분사면에는 공기 고임부가 생기고, 또한, 물 헤더(4)의 냉각수 분사 노즐(6)의 주위에는 냉각수 고임부가 생긴다. 물 헤더(4)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관(7)이 있고, 이 배관의 출구의 높이는 분사 노즐(6) 몸체부의 물의 도입구보다 낮은 위치가 된다. 그것은 물을 정지하였을 때에 물 헤더 내에는 분사 노즐 몸체부의 물의 도입구보다 위는 공기가 충만하지만, 그 범위에 냉각 수 공급 배관의 출구가 있으면, 배관 내의 물이 물 헤더 내에 공급되고, 그 물이 다시 노즐로부터 유출되기 때문에, 냉각수 정지시의 응답성이 악화되므로, 그것을 피하기 위하여, 배관 출구가 항상 물에 침지되는 분사 노즐 몸체부의 물의 도입구보다 아래에 배치되어 있다.

또한, 냉각수 공급 배관(7)의 도중에는, 공기 배출 밸브(8)를 설치한다. 이것에 의하여 배관 내에 침입한 에어를 원활하게 배출한다. 종래의 공기/물의 2 유체에 의한 냉각 장치에서는, 공기 공급계로부터 보내지는 공기량 및 공기압과 냉각수 공급계로부터 보내지는 냉각 수량 및 냉각 수압을 미리 설정된 냉각 속도에 따라서 조정되어, 균일 냉각을 하도록 제어되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같이, 공급하는 물이 저수량 또는 저수압이 되는 이상(異常) 사태가 발생한 경우에는, 냉각수에 대한 공기의 혼합비 비율이 높아져서, 공기의 소비량이 많아지고, 러닝 코스트가 많이 들게 되며, 또한 공기량을 조이면 미스트 분무가 불안정하게 되어 소망하는 냉각 패턴을 유지할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히, 공급 수압이 저위가 되었을 경우에는 공기가 물의 유통로에 침입하여, 미스트 스프레이가 불안정하게 된다. 소위 '숨쉬기' 현상이 발생하여, 냉각이 정상이 아닌 불안정한 것으로 되어 버린다. 이와 같은 사태에 대하여는, 공기 공급계에서 공급 공기량과 그 압력을 제어하면 좋지만, 그렇게 하려면 큰 시간 지체(time lag)가 발생하고, 결과적으로는 과잉 공기량이 되어 불균일 냉각이 일어난다.

이에, 본 발명에 있어서는, 이러한 사태가 발생한 경우에는, 냉각 장치, 즉 노즐 선단에 도달하는 유로에 침입하는 공기를 배제하여 냉각수와 공기의 혼합 비율을 일정하게 되도록 제어한다. 그 구체적 제어 순서로서는, 도 2의 제어 플로우에 나타낸 바와 같이, 먼저 도 1에 나타내는 냉각 장치 본체에 직접 연결시킨 유체 노즐 제어 기구(도시하지 않음)의 초기 설정으로, 냉각수 유량=0, 공기 유량=0으로 하고, 공기 배출 밸브를 닫힘 상태로 해둔다. 이어서, 공기 유량 설정값을 변경하여 공기 유량을 정상 상태로 설정한다. 그 후, 냉각수 유량을 설정할 때에는, 공기 배출 밸브를 개방으로 하고, 동시에 냉각수 유량을 정상 상태로 설정하여, 물의 공급 배관에서 물 헤더까지의 공기가 배출되어 노즐로부터의 분무 상태가 안정되고 공기 배출 밸브를 닫는다. 이 사이의 시간의 확보는 타이머를 사용하여도 좋다. 이 상태로 강판의 냉각을 개시하여, 정상 상태에서의 강판 냉각 제어가 실시된다.

그리고 나서, 강판의 냉각이 종료되면, 먼저, 물의 유통을 정지하고, 그 후 공기의 유통을 정지한다. 만약, 물과 공기를 동시에 정지하면 공기 헤더측으로 물이 역류하여, 공기의 유통 경로에 물이 침입하여 녹 등의 문제가 발생하기 때문이다. 즉, 냉각수 유량을 일단 제로(0)로 하고, 이 시점에서 공기 유량을 제로(0)로 하는 조작을 하면 공기실(공기 고임부)에 냉각수가 역류하여 노즐 막힘이 일어나므로, 통상 냉각수 공급계를 타이머로 조정하여 공기 유량을 제로(0)로 하는 조작을 실시한다.

본 발명에 의하여, 후강판의 제어 냉각에 있어서 강판 전장(全長)에 걸쳐 판 휨이 없는 균일 냉각을 실시할 수 있다.

Claims (3)

1. 공기와 물을 혼합하여 분무하여 강판을 냉각하는 냉각 장치로서, 이 냉각 장치는 공기를 공급하는 공기 헤더와, 이 공기 헤더에 접속되고, 상부에 공기 도입구를, 몸체부에 냉각수 도입구를, 하부에 공기 및 물을 분무하는 토출공을 구비한 복수의 노즐과,

   또한, 상기 노즐의 물 도입구의 주위가 물 헤더를 형성하고, 당해 물 헤더로 물을 공급하는 배관의 공급구의 높이가 상기 노즐의 물 도입부의 높이보다 낮게 설정되며, 또한 상기 물의 공급 배관의 도중에 에어 배출 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 강판의 제어 냉각 장치.
2. 제1항의 제어 냉각 장치를 사용하여, 강판의 냉각을 개시할 때에, 먼저, 상기 노즐에 공기를 유통시키고, 다음으로 상기 공기 배출 밸브를 열림으로 하고, 이와 거의 동시에 상기 물 헤더에 물을 공급하며, 주로 배관 내의 에어를 배출하고, 그 후, 공기 배출 밸브를 닫힘으로 하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉각 방법.
3. 제1항의 제어 냉각 장치를 사용하여, 강판의 냉각을 종료하고, 공기 및 물의 유통을 정지할 때에, 먼저 물의 유통을 정지하고, 그 후 공기의 유통을 정지하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉각 방법.

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